شاید این ابزار بهاندازهی تصویربرداری مستقیم از جو سیارات یا کشف یک منظومه با هفت سیاره، هیجانانگیز به نظر نرسد، اما برای اطمینان از اینکه آنچه میبینیم واقعی است ـ و نه حاصل خطاهای داده یا روشهای مشاهدهای خودمان ـ آمار نقشی حیاتی دارد.
در همین راستا، مقالهای تازه به قلم کیلب ترَکسلر و همکارانش از گروه علوم اطلاعات و علوم کامپیوتر دانشگاه UC Irvine، با استفاده از تحلیل آماری، مجموعهای از حدود ۱۰٪ کل سیارات فراخورشیدی کشفشده را بررسی کرده و میزان سکونتپذیری آنها را ارزیابی کرده است.
آمار بازی با اعداد است و در چند دهه گذشته، ما دادههای زیادی از حدود ۵۷۰۰ سیاره فراخورشیدی تأییدشده گردآوری کردهایم. اما تاکنون هیچ نشانه قطعی از وجود حیات در آنها نیافتهایم. بنابراین، شناسایی آن دسته از سیارات که بیشترین احتمال پشتیبانی از حیات را دارند، گامی ضروری است. این کار باعث میشود ابزارهای گرانقیمتی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب ـ که توانایی بررسی جو سیارات را دارد ـ دقیقاً به سمت اهداف مناسب نشانه بروند تا در صورت وجود حیات، بتوان آن را کشف کرد.
محاسبهی اینکه کدام سیارات بهترین گزینهها هستند، دقیقاً همان کاری است که آمار به خوبی از عهدهاش برمیآید. اما تاکنون بیشتر تمرکز اخترزیستشناسان بر شاخصی تکبعدی به نام «کمربند قابل سکونت» بوده است؛ ناحیهای در اطراف ستاره که دمای سطح سیاره در آن اجازه وجود آب مایع را میدهد؛ عنصری حیاتی برای حیات، آنگونه که ما میشناسیم.
با این حال، نویسندگان مقاله معتقدند چنین رویکردی بیش از حد کلی است و برای یافتن سیارات واقعاً مناسب چندان کارآمد نیست. آنها پیشنهاد میدهند که هم ویژگیهای سیاره و هم ستاره میزبان آن باید در کنار هم و با مقایسه با زمین (که همچنان تنها نمونه شناختهشده از سیاره قابل سکونت است) بررسی شود.
برای این منظور، آنها ویژگیهایی مانند شعاع، دما، شار تابشی (میزان نوری که سیاره دریافت میکند) و چگالی را برای سیاره، و دمای مؤثر، شعاع، جرم و فلزیّت (نسبت آهن به هیدروژن) را برای ستاره بررسی کردهاند. این هشت پارامتر برای ۵۱۷ سیاره که دادههای لازم دربارهشان در دسترس بوده، تحلیل شدهاند.
بر اساس این تحلیل، سیارات به چهار دسته تقسیم شدند:
- نامزد عالی: سیارهای بسیار شبیه به زمین و دارای ویژگیهای امیدوارکننده.
- سیاره خوب، ستاره ضعیف: سیاره مناسب است ولی ستاره میزبان دارای تفاوتهای زیادی با خورشید است.
- ستاره خوب، سیاره ضعیف: ستاره شبیه خورشید است ولی سیاره ویژگیهای متفاوتی با زمین دارد.
- گزینه ضعیف: نه ستاره و نه سیاره شباهتی با نمونه قابل سکونت ندارند.
جالب است که بیشتر سیارات ـ حدود ۳۸۸ مورد (۷۵٪) ـ در دستهی «ستاره خوب، سیاره ضعیف» قرار گرفتند. نویسندگان معتقدند که این امر بیشتر ناشی از «سوگیری مشاهدهای» است تا واقعیتی فیزیکی، زیرا روشهایی مانند عبور سیاره از مقابل ستاره تمایل دارند سیارات بزرگ و نزدیک به ستاره را آشکار کنند. به گفته آنها، اگر مدت زمان مشاهدات افزایش یابد، احتمال یافتن سیارات بیشتر در دستهی «نامزد عالی» نیز افزایش مییابد، اما تاکنون فرصت لازم برای چنین مشاهداتی فراهم نشده است.
از میان ۵۱۷ سیاره بررسیشده، تنها ۳ سیاره در دستهی «نامزد عالی» قرار گرفتند:
- زمین
- کپلر-۲۲ b
- کپلر ۵۳۸-b
در میان آنها، کپلر-۲۲b بهترین گزینه بهشمار میآید، چرا که فقط ۳.۱٪ اختلاف دمایی و ۱٪ اختلاف در میزان تابش دریافتی نسبت به زمین دارد. طبق این مطالعه، این سیاره بالاترین احتمال پشتیبانی از حیات را دارد و باید هدف اصلی برای رصدهای جوّی توسط تلسکوپ جیمز وب باشد؛ تلسکوپی که علیرغم فاصله ۶۳۵ سال نوری این سیاره، توانایی این کار را دارد.
کپلر ۵۳۸-b از زمین بزرگتر است و دمای بالاتری دارد، اما هنوز هم در محدودهی بالقوهی قابل سکونت قرار میگیرد. با این حال، همین کمیابی نشاندهنده نکتهای مهم است: زمین از نظر آماری یک سیاره نادر است، ولی نه آنقدر که برای شکلگیریاش به معجزهای خاص نیاز باشد. با استفاده از روش آماری «فاصله ماهالانوبیس»، نویسندگان نشان دادند که زمین از نظر «نادر بودن آماری» حدود ۶۹.۴٪ متفاوت است، یعنی نادر، اما نه غیرممکن.
نوع نادری دیگر از سیارات، آنهایی هستند که در دستهی «سیاره خوب، ستاره ضعیف» قرار گرفتند. تنها ۶ سیاره در این دسته قرار گرفتند و ستارههای میزبان همهی آنها کوتولههای نوع M بودند ـ رایجترین نوع ستاره در کهکشان. اگرچه دمای این ستارهها در محدوده تعریفشدهی سکونتپذیری قرار نمیگیرد، اما سایر ویژگیهای این سیارات آنقدر امیدوارکننده بود که نویسندگان آنها را نامزدهایی جدی در نظر گرفتند. بسیاری از آنها هماکنون در فهرست اهداف تلسکوپ جیمز وب قرار دارند و اگر نشانههایی از شرایط زیستپذیر در آنها یافت شود، ممکن است دیدگاه فعلی اخترزیستشناسی را دگرگون کند، بهویژه با توجه به فراوانی بسیار زیاد این نوع ستارهها در کهکشان.
این تحلیل آماری، برخی نکات مهم را بیش از پیش تقویت میکند:
- کپلر-۲۲b گزینهای بسیار مناسب برای مطالعات آینده است و شاید بهترین شانس ما برای یافتن نشانههای حیات باشد.
- شرایط زمین نسبتاً نادر است، اما نه آنقدر نایاب که غیرممکن باشد.
- در مجموعه دادههای مربوط به سیارات فراخورشیدی، سوگیری زیادی بهسوی سیارات بزرگ و با دورههای مداری کوتاه وجود دارد که احتمالاً غیرقابل سکونتاند.
با پیشرفت علم اخترزیستشناسی و مطالعه سیارات فراخورشیدی، ادامه چنین تحلیلهای آماری، زمینهای ارزشمند برای درک بهتر فراهم میکند؛ زمینهای که در غیر این صورت ممکن است ما را گمراه کرده یا از مسیر اصلی منحرف سازد. با افزایش قدرت ابزارهای رصدی و هدایت آنها به سمت اهداف مناسب، شاید خیلی زود پاسخ قطعی به یکی از بزرگترین پرسشهای بشر به دست آید:
آیا ما در این جهان تنها هستیم؟
